DE1501101B2 - Device for generating cold and / or for liquefying gases - Google Patents
Device for generating cold and / or for liquefying gasesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte und/oder zum Verflüssigen von Gasen, mit einer Zufuhr für ein unter hohem Druck stehendes gasförmiges Medium, an welche sich der Hochdruckteil wenigstens eines Gegenstromwärmeaustauschers anschließt, in dem das unter hohem Druck stehende gasförmige Medium auf eine Temperatur abkühlt, welche niedriger ist als die dem erwähnten Druck zugehörige Inversionstemperatur, ferner mit einer an den Ausgang des Hochdruckteils des Gegenstromwärmeaustauschers anschließenden, mindestes ein Drosselglied enthaltenden Druckminderungseinrichtung, sowie mit wenigstens einem hieran anschließenden Behälter, in dem das Medium niedrigeren Druckes in thermische Berührung mit einer zu kühlenden Stelle gebracht oder in flüssigem Zustand der Vorrichtung entnommen werden kann, und mit einem Leitungssystem, durch welches das Medium niedrigeren Druckes über den Niederdruckteil des Gegenstromwärmeaustauschers abgeführt wird.The invention relates to a device for generating cold and / or for liquefying Gases, with a supply for a gaseous medium under high pressure, to which the High-pressure part of at least one countercurrent heat exchanger connects, in which the under high Pressurized gaseous medium cools to a temperature which is lower than that mentioned Pressure associated inversion temperature, furthermore with one at the outlet of the high pressure part the counterflow heat exchanger connected to the pressure reducing device containing at least one throttle element, as well as with at least one adjoining container in which the medium is in thermal contact with lower pressure can be brought to a point to be cooled or removed from the device in a liquid state, and with a line system through which the medium of lower pressure over the low pressure part the countercurrent heat exchanger is removed.
Bei bekannten Vorrichtungen der erfindungsgemäßen Art werden zum Erzielen der erwünschten Druckerniedrigung Joule-Kelvin-Hähne verwendet, in denen das Hochdruckmedium zu einem erheblich niedrigeren Druck gedrosselt wird. Bei richtiger Wahl des Drucks und der Temperatur erfolgt bei diesem Drosselvorgang eine Temperatursenkung des Mediums oder ein Phasenübergang eines Teiles des Mediums oder beide Vorgänge treten kombiniert auf. Das Niederdruckmedium kann darauf mit einem zu kühlenden Gegenstand oder einem zu kühlenden Medium in thermische Berührung gebracht werden. Im Falle von Phasenübergang kann ein Teil der entstandenen Flüssigkeit aus der Vorrichtung abgeführt werden. Der entstandene Niederdruckdampf wird dann an die Umgebung abgeführt oder zu einem Kompressor zurückgeführt, der das Hochdruckmedium liefert.In known devices of the type according to the invention are to achieve the desired Pressure reduction Joule-Kelvin taps are used, in which the high-pressure medium increases significantly lower pressure is throttled. With the right choice of pressure and temperature, this takes place Throttling process a temperature decrease of the medium or a phase transition of part of the Medium or both processes occur in combination. The low pressure medium can then with a cooling object or a medium to be cooled are brought into thermal contact. in the In the event of a phase transition, part of the resulting liquid can be discharged from the device will. The resulting low-pressure steam is then discharged to the environment or to a Recirculated compressor, which supplies the high pressure medium.
Es ist ferner eine Kühlvorrichtung bekannt, bei der eine Turbine und ein Ejektor in Reihe geschaltet sind. Dabei tritt jedoch ein Joule-Kelvin-Effekt auf. Ferner ist bei dieser bekannten Vorrichtung derA cooling device is also known in which a turbine and an ejector are connected in series are. However, a Joule-Kelvin effect occurs. Furthermore, in this known device is the
ίο Saugdruck des Kompressors gleich dem in Kälteraum herrschenden Druck. Es besteht bei dieser Vorrichtung demnach kein Druckunterschied zwischen dem Kühlraum und der Mediumsaugleitung, so daß Druckenergie des Hochdruckmediums nicht benutzt werden kann, um Dampf aus dem Behälter mit dem niedrigsten Druck zu komprimieren.ίο The suction pressure of the compressor is the same as that in the cold room prevailing pressure. There is therefore no pressure difference between the device in this device Cooling space and the medium suction line, so that pressure energy of the high pressure medium is not used can be used to compress steam from the container at the lowest pressure.
Zum Erzielen sehr niedriger Temperaturen ist es notwendig, auf sehr niedrigere Drücke herabzudrosseln. Wird als Medium z. B. Helium verwendet, und soll eine Temperatur von 4,2° K erreicht werden, so muß auf etwa 1 ata gedrosselt werden, für 3,6° K auf etwa 0,5 ata. Für noch niedrigere Temperaturen muß auf noch niedrigere Drücke gedrosselt werden. Dies bedeutet, daß bei einem geschlossenen System der Kompressor sehr groß sein und die Niederdruckseite der Wärmeaustauscher einen geringen Strömungswiderstand aufweisen muß. Infolgedessen sind die bekannten Vorrichtungen kompliziert, groß und teuer. Ferner, wenn es sich um ein offenes System handelt, bei dem also das Hochdruckmedium irgendeiner Quelle entnommen und das Niederdruckmedium nach Wärmeaustausch mit dem zu kühlenden Gegenstand ins Freie abgeführt wird, und wenn Kälte bei einem unteratmosphärischen Druck entsprechenden Temperaturen geliefert werden soll, kann die Vorrichtung nicht selbstabblasend sein. Es sind somit zusätzliche Vorkehrungen notwendig, um das Niederdruckmedium aus der Vorrichtung abzuführen. To achieve very low temperatures it is necessary to throttle down to very low pressures. Is used as a medium z. B. Helium is used, and a temperature of 4.2 ° K should be reached, so must be throttled to about 1 ata, for 3.6 ° K to about 0.5 ata. For even lower temperatures must be throttled to even lower pressures. This means that in a closed system the compressor can be very large and the low-pressure side of the heat exchanger has a low flow resistance must have. As a result, the known devices are complex, large and expensive. Furthermore, if it is an open system, in which the high-pressure medium is any one Taken from the source and the low-pressure medium after heat exchange with the one to be cooled Object is discharged into the open, and if cold at a sub-atmospheric pressure corresponding Temperatures are to be delivered, the device can not be self-blowing. It Additional precautions are therefore necessary in order to discharge the low-pressure medium from the device.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen ist der, daß in den Joule-Kelvin-Hähnen die
Druckenergie des Hochdruckmediums ohne weiteres dissipiert wird, was also Verluste mit sich bringt.
Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beheben, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Druckminderungseinrichtung
mindestens einen Ejektor enthält, dem mindestens ein Teil des noch ungedrosselten
gekühlten Mediums hohen Druckes zugeführt wird und dessen Ansaugseite mit dem Behälter niedrigeren
Druckes verbunden ist, während die Abfuhr des Ejektors an das Leitungssystem angeschlossen
ist, durch welches das Medium niedrigeren Druckes abgeführt wird.Another disadvantage of the known devices is that the pressure energy of the high-pressure medium is readily dissipated in the Joule-Kelvin taps, which therefore entails losses.
The invention aims to remedy these disadvantages, and is characterized in that the pressure reducing device contains at least one ejector to which at least part of the still unthrottled, high pressure cooled medium is fed and whose suction side is connected to the lower pressure container, while the discharge of the Ejector is connected to the pipe system through which the medium of lower pressure is discharged.
Unter einem Ejektor soll in diesem Zusammenhang eine Vorrichtung verstanden werden, in der die potentielle Energie eines (primären) Hochdruckmediums ganz oder teilweise in kinetische Energie umgewandelt wird, die wenigstens teilweise zum Erhöhen des Drucks eines zweiten (sekundären) Mediums benutzt wird.In this context, an ejector should be understood to mean a device in which the potential energy of a (primary) high-pressure medium completely or partially converted into kinetic energy which is used at least partially to increase the pressure of a second (secondary) medium will.
Gemäß der Erfindung wird die Energie des dem Ejektor zugeführten Hochdruckmediums wenigstens teilweise dazu benutzt, den Dampf aus dem Niederdruckbehälter abzusaugen und darauf auf den in dem Leitungssystem zum Abführen des Mediums niedrigeren Drucks vorherrschenden Druck zu bringen. Die Kälte kann dann bei einem Druck geliefert werden, der niedriger ist als der Abfuhrdruck. Dies hatAccording to the invention, the energy of the high pressure medium supplied to the ejector becomes at least partially used to suck the steam out of the low-pressure container and then to the in the Line system for discharging the medium to bring lower pressure prevailing pressure. The refrigeration can then be delivered at a pressure which is lower than the discharge pressure. this has
den Vorteil, daß bei einem offenen System die Vorrichtung selbstabblasend sein kann und daß die Kälte bei einem niedrigeren Druck als der Abblasedruck geliefert wird.the advantage that in an open system, the device can be self-blowing and that the Cold at a lower pressure than the blow-off pressure is supplied.
Wenn, wie in einer weiteren günstigen Ausführungsform der Erfindung, ein Kompressor vorhanden ist, dessen Ablaß sich an die Zufuhr von Hochdruckmedium und dessen Einlaß sich an die Abfuhr des Mediums niedrigeren Drucks anschließen, kann das Druckverhältnis am Kompressor erheblich niedriger sein als bei bekannten Vorrichtungen dieser Art.If, as in a further advantageous embodiment of the invention, a compressor is present is, whose drain is connected to the supply of high pressure medium and whose inlet is connected to the discharge of the Connect the medium with a lower pressure, the pressure ratio at the compressor can be considerably lower than with known devices of this type.
Der Unterschied zwischen der bekannten Vorrichtung und der Vorrichtung nach der Erfindung besteht somit darin, daß die Druckenergie des dem Ejektor zugeführten Mediums nicht ohne weiteres dissipiert wird, sondern auch zum Abpumpen des Dampfes aus dem Behälter niedrigeren Drucks benutzt wird, bis der Ansaugedruck des Kompressors bzw. der Abfuhrdruck des Mediums erreicht ist. Die so erhaltene Vorrichtung hat einen höheren Wirkungsgrad und ein bedeutend günstigeres Druckverhältnis im Wärmeaustauscher und im Kompressor, sie ist auch billiger und erheblich kleiner.The difference between the known device and the device according to the invention is thus that the pressure energy of the medium supplied to the ejector is not readily is dissipated, but also used to pump the steam out of the lower pressure container until the suction pressure of the compressor or the discharge pressure of the medium is reached. the The device obtained in this way has a higher efficiency and a significantly more favorable pressure ratio in the heat exchanger and in the compressor, it is also cheaper and considerably smaller.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere parallel gelegte Ejektoren vorgesehen sind, dessen (deren) Zufuhrseite(n) sich an den Hochdruckteil des (der) Wärmeaustauscher und dessen (deren) Abfuhrseite(n) sich an einen Auffangbehälter anschließt (anschließen), dessen Dampfraum mit dem Leitungsabfuhrsystem für das Medium niedrigeren Drucks in Verbindung steht, welche Vorrichtung einen weiteren Behälter besitzt, der durch eine Leitung mit einem Drosselglied mit dem Auffangbehälter, vorzugsweise mit dem Flüssigkeitsraum dieses Behälters in Verbindung ist, wobei der Dampfraum des weiteren Behälters mit der Ansaugeseite des Ejektors (der Ejektoren) verbunden ist. Bei dieser Vorrichtung kann der weitere Behälter somit einem niedrigeren Druck unterliegen als der Auffangbehälter, so daß die Kälte bei niedriger Temperatur geliefert wrid. Der Dampf wird aus dem weiteren Behälter durch den Ejektor abgesaugt und auf den im Auffangbehälter vorherrschenden Druck gebracht.Another advantageous embodiment of the invention is characterized in that one or several parallel ejectors are provided, the (their) supply side (s) are attached to the high pressure part the heat exchanger (s) and its (their) discharge side (s) are connected to a collecting tank connects (connect), whose vapor space with the pipe discharge system for the medium is lower Pressure is in connection, which device has a further container by a Line with a throttle member with the collecting container, preferably with the liquid space this Container is in connection, the vapor space of the further container with the suction side of the Ejector (the ejectors) is connected. In this device, the further container can thus a subject to lower pressure than the collecting container, so that the cold is delivered at a lower temperature wrid. The steam is sucked out of the further container through the ejector and onto the one in the collecting container prevailing pressure brought.
Eine weitere günstige Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei oder mehr Ejektoren besitzt, von denen jede Zufuhrseite mit dem Hochdruckteil des Wärmeaustauschers (der Wärmeaustauscher) und die Abfuhrseite mit einem Behälter verbunden sind, welche Behälter im Betrieb in Reihenfolge niedrigere Drücke aufweisen und durch Leitungen mit Drosselgliedern in Reihe miteinander gelegt sind, wobei die Hochdruckseiten dieser Leitungen vorzugsweise in die Flüssigkeitsräume der betreffenden Behälter ausmünden und der Behälter mit dem niedrigsten Druck durch eine Leitung mit einem Drosselglied mit einem weiteren Behälter in Verbindung steht, in dem ein noch niedrigerer Druck vorherrscht, während die Dampfräume aller Behälter, mit Ausnahme von dem Dampfraum des Behälters mit dem höchsten Druck, mit der Saugseite eines Ejektors in Verbindung stehen, dessen Abfuhrseite sich an einen Behälter mit einem höheren Druck anschließt und der Dampfraum des Behälters mit dem höchsten Druck mit dem Leitungsabfuhrsystem des Mediums niedrigeren Drucks in Verbindung steht. Bei dieser Ausführungsform sind somit eine Anzahl von Behältern mit ver schiedenen Drücken vorhanden, so daß die Möglichkeit vorliegt, dieser Vorrichtung Kälte bei verschiedenen Temperaturen zu entnehmen.Another favorable embodiment of the device according to the invention is characterized in that that it has two or more ejectors, each of which is supplied with the high pressure part the heat exchanger (the heat exchanger) and the discharge side are connected to a container, which containers have lower pressures in sequence during operation and through lines with throttling elements are laid in series with one another, the high pressure sides of these lines preferably in the liquid spaces of the containers concerned open out and the container with the lowest pressure is through a line with a throttle member with a further container in connection, in which a still lower pressure prevails throughout the vapor spaces of all vessels, with the exception of that The vapor space of the container with the highest pressure is connected to the suction side of an ejector, the discharge side of which is connected to a container with a higher pressure and the vapor space of the container with the highest pressure with the pipeline evacuation system of the medium lower Pressure is related. In this embodiment, a number of containers with ver different pressures available, so that there is the possibility of this device cold at different Temperatures.
Bei einer weiteren, günstigen Ausführungsform sind eine Anzahl in Reihe gelegter Ejektoren vorhanden, wobei der erste dieser Ejektoren sich mit der Zufuhrseite an den letzten Wärmeaustauscher und der letzte Ejektor mit seiner Abfuhr sich an den Auffangbehälter anschließt, dessen Dampfraum mit dem ίο Leitungsabfuhrsystem für das Medium niedrigeren Drucks in Verbindung steht, wobei ferner mindestens ein weiterer Behälter vorgesehen ist, welche Behälter in Reihenfolge durch Flüssigkeitsleitungen mit Drosselgliedern miteinander verbunden sind, wobei der erste weitere Behälter mit dem Auffangbehälter verbunden ist und der Dampfraum jedes der weiteren Behälter mit der Saugseite eines oder mehrerer der Ejektoren in Verbindung steht. Auf diese Weise gibt es wieder eine Anzahl in Reihenfolge niedrigere Drücke aufweisender Behälter, die somit auch in Reihenfolge eine abnehmende Temperatur haben. Dies ermöglicht, der Vorrichtung bei verschiedenen Temperaturen Kälte zu entnehmen. Es ist weiter möglich, z.B. ein Medium in Reihenfolge mit dem Medium in den verschiedenen Behältern in thermische Berührung zu bringen, so daß dieses Medium auf verschiedene Temperaturen abgekühlt wird.In a further, favorable embodiment, there are a number of ejectors placed in a row, the first of these ejectors having the supply side to the last heat exchanger and the last ejector with its discharge is connected to the collecting container, the vapor space of which with the ίο Line removal system for the medium lower pressure is connected, furthermore at least Another container is provided, which container in sequence by liquid lines with throttle members are connected to one another, the first further container connected to the collecting container and the vapor space of each of the further containers with the suction side of one or more of the Ejectors is in communication. In this way there is again a number lower in order Containers exhibiting pressures, which therefore also have a decreasing temperature in sequence. This enables cold to be taken from the device at different temperatures. It is on possible, e.g. a medium in sequence with the medium in the various containers in thermal To bring contact, so that this medium is cooled to different temperatures.
In einer weiteren Ausbildung sind eine oder mehrere Drosselglieder derart parallel mit den Ejektoren gelegt, daß ein Teil des aus dem Hochdruckteil des (der) Wärmeaustauscher(s) heraustretenden Mediums diese(s) Drosselglied(er) durchläuft und dann in den Auffangbehälter und/oder in einen der weiteren Behälter gelangt.In a further embodiment, one or more throttle elements are parallel to the ejectors placed that part of the medium emerging from the high pressure part of the heat exchanger (s) this throttle element (s) passes through and then into the collecting container and / or into one of the other Container.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie nur einen Behälter besitzt, der durch ein Drosselglied mit dem Hochdruckteil des (der) Wärmeaustauschers) in Verbindung steht, welche Vorrichtung weiter einen Ejektor enthält, dessen Zufuhrseite sich auch an den Hochdruckteil des (der) Wärmeaustauschers) und dessen Abfuhr sich an das Leitungsabfuhrsystem des Mediums niedrigeren Druckes anschließen, wobei die Saugseite des Ejektors mit dem Dampfraum des Behälters verbunden ist. Auch hier herrscht in dem Behälter ein niedrigerer Druck vor als der, bei dem das Medium abgeführt wird.Another advantageous embodiment of the device according to the invention is characterized in that that it has only one container, which is connected to the high pressure part of the heat exchanger (s) through a throttle element is in connection, which device further includes an ejector, the supply side of which also to the high pressure part of the heat exchanger (s) and its discharge to the pipe discharge system of the medium lower pressure connect, whereby the suction side of the ejector is connected to the vapor space of the container. Even here the pressure in the container is lower than that at which the medium is discharged.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung nach der Erfindung enthält jede der Verbindungsleitungen zwischen der Saugseite jedes der Ejketoren und einem Dampfraum eines weiteren Behälters einen oder mehrere Wärmeaustauscher, in dem (denen) das der Saugseite der Ejektoren zufließende Medium mit dem Medium höheren Drucks Wärme austauscht. Der Wirkungsgrad der Vorrichtung wird auf diese Weise erhöht.In an advantageous development of the device according to the invention, each of the connecting lines contains between the suction side of each of the ejectors and a vapor space of a further container one or more heat exchangers in which the one flowing to the suction side of the ejectors Medium exchanges heat with the medium of higher pressure. The efficiency of the device is increased this way.
Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist ein Regeglied vorgesehen, das eines oder mehrere der Drosselglieder in den Leitungen zwischen den Flüssigkeitsräumen der betreffenden Behälter in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitspegel in diesen Behältern regelt. Dieses Regelglied kann z. B. durch einen Schwimmer gebildet werden, der die Lage des betreffenden Drosselglieds bedingt.In a further advantageous embodiment of the device according to the invention, there is a control element provided that one or more of the throttle elements in the lines between the liquid spaces the container concerned regulates depending on the liquid level in these containers. This control element can, for. B. be formed by a float, which determines the position of the throttle member in question conditional.
Ferner ist in einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform einer oder mehrere der Ejektoren regelbar, so daß der Hochdruckmediumstrom durch die-Furthermore, in a further, advantageous embodiment, one or more of the ejectors can be regulated, so that the high pressure medium flow through
se(n) Ejektor(en) geregelt werden kann. Die Vorrichtung läßt sich auf diese Weise an veränderliche Umstände anpassen.se (n) ejector (s) can be regulated. In this way the device can be adapted to changing circumstances adjust.
Eine weitere günstige Ausbildung der Vorrichtung nach der Erfindung, die sich insbesondere gut zum Erzeugen von Kälte bei sehr niedrigen Temperaturen eignet, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Maschine zum Erzeugen von Kälte bei niedrigen Temperatruen vorhanden ist, die einen oder mehrere mit einem Arbeitsmedium gefüllte Kompressions- und einen oder mehrere Expansionsräume veränderlichen Volumens besitzt, welche Räume miteinander in Verbindung stehen und im Betrieb verschiedene mittlere Temperaturen aufweisen, wobei die Verbindungen zwischen diesen Räumen je einen oder mehrere Regeneratoren enthalten und das dem (den) Ejektor(en) bzw. Drosselglied(ern) zuströmende Medium mit dem Arbeitsmedium in dem (den) Expansionsraum(räumen) in thermischer Berührung ist.Another favorable embodiment of the device according to the invention, which is particularly good for Generating cold at very low temperatures is characterized in that a machine for generating cold at low temperatures, one or more with a working medium filled compression and one or more expansion spaces Volume, which rooms are connected to each other and different in operation have medium temperatures, the connections between these rooms each one or more Contain regenerators and the medium flowing to the ejector (s) or throttle element (s) is in thermal contact with the working medium in the expansion space (s).
In einer weiteren, vorteilhaften Ausbildung dient die Maschine zum Erzeugen von Kälte bei niedrigen Temperaturen, gegebenenfalls gemeinsam mit einem weiteren Kompressionsglied außerdem als Kompressor für das dem (den) Ejektor(en) bzw. dem (den) Drosselglied(ern) zuströmende Medium, welche Maschine mit einem Ablaß- und einem Einlaßventil versehen ist, die sich an den (die) Wärmeaustauscher anschließen, so daß das Medium dem (den) Ejektor(en) bzw. dem (den) Drosselglied(ern) durch das sich an den Dampfraum anschließende Leitungssystem zufließt.In a further advantageous embodiment, the machine is used to generate cold at low temperatures Temperatures, possibly together with a further compression member, also as a compressor for the medium flowing to the ejector (s) or the throttle element (s), which machine is provided with a drain and an inlet valve connected to the heat exchanger (s) connect so that the medium flows to the ejector (s) or the throttle element (s) through the the pipe system adjoining the steam chamber flows into it.
Es sei noch bemerkt, daß für die Bauart, die Regelung usw. der Vorrichtung nach der Erfindung alle bei Kompressionskühlmaschinen üblichen Techniken in Betracht kommen können.It should also be noted that for the type, control, etc. of the device according to the invention all techniques customary in compression refrigeration machines can be considered.
Auf diese Weise ergibt sich eine äußerst günstige Bauart einer Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte.This results in an extremely favorable type of device for generating cold.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing.
In den F i g. 1 a und 1 b sind zwei bekannte Vorrichtungen zum Erzeugen von Kälte schematisch dargestellt. In the F i g. 1 a and 1 b are two known devices for generating cold shown schematically.
Die F i g. 2 bis 7 zeigen schematisch eine Anzahl von Ausführungsformen der Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte, die je einen oder mehrere Ejektoren enthalten;The F i g. 2 to 7 schematically show a number of embodiments of the device for generating of cold, each containing one or more ejectors;
F i g. 8 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte, die außer einem Ejektor eine Kaltgas-Kühlmaschine zum Abkühlen des komprimierten Arbeitsmediums enthält;F i g. 8 schematically shows a device for generating cold which, in addition to an ejector, has a Contains cold gas cooling machine for cooling the compressed working medium;
F i g. 9 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte, die einen Ejektor enthält und bei der eine Kaltgas-Kühlmaschine vorhanden ist, die als Kompressor und als Kühlaggregat für das zu entspannende Medium wirksam ist.F i g. 9 schematically shows a device for generating cold, which includes an ejector and in which a cold gas cooling machine is available, which acts as a compressor and as a cooling unit for the relaxation Medium is effective.
F i g. 1 a zeigt eine bekannte Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte, die einen Kompressor 1 enthält. Der Ablaß 2 des Kompressors schließt sich an den Hochdruckteil 3 eines Wärmeaustauschers an. Das in dem Wärmeaustauscher gekühlte Medium wird in einem Drosselhahn 4 gedrosselt, der sich an einen Auffangbehälter 5 anschließt. Diesem Behälter 5 kann eine Wärmemenge zugeführt werden, z.B. indem das zu kühlende Medium durch eine Wendel 6 geführt wird. An Stelle des durch eine Wendel geführten Mediums kann ein zu kühlender Gegenstand mit dem Behälter 5 und der darin vorhandenen Flüssigkeit in thermische Berührung gebracht werden. Der im Behälter 5 vorhandene Dampf wird durch den Niederdruckteil 7 des Wärmeaustauschers dem Einlaß 8 des Kompressors 1 zugeführt. Die Temperatur, bei welcher die Kälte geliefert wird (Temperatur der Flüssigkeit im Behälter 5), hängt von dem Druck in diesem Behälter ab, je niedriger der Druck, umso niedriger die Temperatur. Wenn als Arbeitsmitttel Helium benutzt wird, beträgt bei einem Druck von etwa 1 ata im Behälter 5 die Temperatur 4,2° K. Es ist oft erwünscht,F i g. FIG. 1 a shows a known device for generating cold which contains a compressor 1. Of the Outlet 2 of the compressor connects to the high pressure part 3 of a heat exchanger. That in that Heat exchanger cooled medium is throttled in a throttle valve 4, which is attached to a collecting container 5 connects. A quantity of heat can be supplied to this container 5, for example by the to cooling medium is passed through a helix 6. Instead of the medium passed through a helix can an object to be cooled with the container 5 and the liquid contained therein in thermal Be brought into contact. The existing steam in the container 5 is through the low pressure part 7 of the heat exchanger is fed to the inlet 8 of the compressor 1. The temperature at which the Cold is supplied (temperature of the liquid in container 5) depends on the pressure in this container from, the lower the pressure, the lower the temperature. If helium is used as a working medium is, at a pressure of about 1 ata in the container 5, the temperature is 4.2 ° K. It is often desirable
ίο noch niedrigere Temperaturen zu erreichen. Dies läßt sich dadurch bewerkstelligen, daß der Druck im Behälter 5 niedriger gewählt wird. Bei einem Druck von 0,5 ata tritt eine Temperatur von 3,6° K auf, usw. Bei diesen niedrigen Drücken im Behälter 5 hat das durch den Teil 7 des Wärmeaustauschers zurückfließende Gas ein besonders großes Volumen, so daß Wärmeaustauscher einen großen Durchgang haben müssen, um einen niedrigen Strömungswiderstand zu erreichen. Da es sich hier um ein geschlossenes Sy-ίο to reach even lower temperatures. this can be achieved in that the pressure in the container 5 is chosen to be lower. At a pressure of 0.5 ata occurs a temperature of 3.6 ° K, etc. At these low pressures in the container 5 has the gas flowing back through the part 7 of the heat exchanger has a particularly large volume, so that Heat exchangers must have a large passage in order to achieve a low flow resistance reach. Since this is a closed system
ao stem handelt, muß der Kompressor wegen des hohen Druckverhältnisses sehr groß ausgebildet werden.ao stem, the compressor must be made very large because of the high pressure ratio.
Eine Verbessserung der vorstehend beschriebenen bekannten Bauart ist in Fig. Ib veranschaulicht. Die Vorrichtung enthält einen Kompressor 1, dessen Ablaß 2 sich an den Hochdruckteil 3 eines Wärmeaustauschers anschließt. Ein Drosselhahn 4 dient zum Drosseln des Mediums. Das gedrosselte Medium wird in einem Behälter 9 aufgefangen, in dem ein mittlerer Druck vorherrscht. Der Dampfraum des Behälters 9 steht durch den Teil 10 des Wärmeaustauschers mit dem Einlaß 8 des Kompressors 1 in Verbindung. Der Behälter 9 steht durch eine Leitung 11 mit einem Drosselglied 12 mit einem Behälter 5 niedrigeren Drucks in Verbindung. In diesem Behälter ist eine zu kühlende Wendel 6 angeordnet. Der Dampfraum des Behälters 5 schließt sich durch den Teil 7 des Wärmeaustauschers an die Umgebung an. Bei dieser Vorrichtung wird somit stufenweise gedrosselt, wodurch der Wirkungsgrad begünstigt wird.An improvement on the known type described above is illustrated in Fig. Ib. The device contains a compressor 1, the outlet 2 of which is connected to the high pressure part 3 of a heat exchanger connects. A throttle valve 4 is used to throttle the medium. The throttled medium is collected in a container 9 in which a medium pressure prevails. The steam room of the Container 9 stands through part 10 of the heat exchanger with inlet 8 of compressor 1 in Link. The container 9 stands through a line 11 with a throttle member 12 with a container 5 lower pressure. A coil 6 to be cooled is arranged in this container. The vapor space of the container 5 closes through the part 7 of the heat exchanger to the environment at. In this device is thus gradually throttled, whereby the efficiency is favored.
Da die Leitung 7 in die freie Luft ausmündet, kann der Druck im Behälter 5 nicht niedriger als der atmosphärische Druck sein. Der im Behälter 5 entwickelte Dampf wird abgeblasen und muß in irgendeiner Weise wieder zum erwünschten Druck gebracht werden.Since the line 7 opens into the open air, the pressure in the container 5 cannot be lower than atmospheric Be pressure. The vapor developed in the container 5 is blown off and must in some way brought back to the desired pressure.
Besonders wenn die Kälte bei progressiv niedrigeren Temperaturen geliefert werden soll, erfordert dies
noch stets einen sehr komplizierten Wärmeaustauscher und einen großen Kompressor.
Die in den nachstehend zu beschreibenen Figuren dargestellten Vorrichtungen nach der Erfindung beheben
die Nachteile der vorstehend geschilderten, bekannten Vorrichtungen unter Aufrechterhaltung aller
Vorteile.Especially if the cold is to be supplied at progressively lower temperatures, this still requires a very complicated heat exchanger and a large compressor.
The devices according to the invention shown in the figures to be described below eliminate the disadvantages of the known devices described above while maintaining all the advantages.
F i g. 2 zeigt eine Vorrichtung mit einem Kompressor 1. Der Ablaß 2 dieses Kompressors schließt sich an den Hochdruckteil 3 eines Wärmeaustauschers an. Dieser Teil 3 des Wärmeaustauschers schließt sich an die Zufuhrseite 20 eines Ejektors 21 an. Die Abfuhr 22 des Ejektors 21 ist mit einem Auffangbehälter 23 verbunden. Der Dampfraum des Behälters 23 steht durch den Teil 7 des Wärmeaustauschers mit dem Einlaß 8 des Kompressors in Verbindung. Der Auffangbehälter 23 ist durch eine Leitung 24 mit einem Drosselglied 25 mit einem weiteren Behälter 26 verbunden. Der Dampfraum des Behälters 26 ist durch eine Leitung 27 mit Wärmeaustauschern 110 und 111 mit der Ansaugseite 28 des Ejektors 21 verbunden. Im Behälter 26 ist eine Wendel 29 angeordnet,F i g. 2 shows a device with a compressor 1. The outlet 2 of this compressor closes to the high pressure part 3 of a heat exchanger. This part 3 of the heat exchanger follows the supply side 20 of an ejector 21. The discharge 22 of the ejector 21 is provided with a collecting container 23 tied together. The vapor space of the container 23 is through the part 7 of the heat exchanger with the Inlet 8 of the compressor in connection. The collecting container 23 is through a line 24 with a Throttle member 25 is connected to a further container 26. The vapor space of the container 26 is through a line 27 with heat exchangers 110 and 111 is connected to the suction side 28 of the ejector 21. A helix 29 is arranged in the container 26,
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durch die das zu kühlende Medium geführt werden kann. Ferner ist ein Regelglied 30 vorgesehen, das das Drosselglied 25 in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitspegel in den Behältern 23 und/oder 26 regelt.through which the medium to be cooled can be passed. Furthermore, a control member 30 is provided that the throttle element 25 as a function of the liquid level in the containers 23 and / or 26 regulates.
Gegebenenfalls kann der Ejektor mit einem Regelglied 120 versehen sein. Durch eine Änderung der Lage des Gliedes 120 kann der durch die Ejektoren gehende Hochdruck-Mediumstrom geregelt werden.If necessary, the ejector can be provided with a control element 120. By changing the Position of the member 120, the high pressure medium flow passing through the ejectors can be regulated.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Der Kompressor 1 komprimiert ein Medium, z. B. Helium, zu einem Druck pv Dieses Hochdruckmedium wird durch Wärmeaustausch im Wärmeaustauscher 3 abgekühlt und dann dem Ejektor zugeführt. In diesem Ejektor erfährt das Medium eine Druckerniedrigung, wobei die potentielle Energie teilweise in kinetische Energie umgewandelt wird; letztere wird teilweise dazu benutzt, das Hochdruckmedium wieder auf den verlangten Druck zu führen. Das mit einem Druck p2 den Ejektor verlassende Medium wird in einem Behälter 23 aufgefangen. Der Dampf mit dem Druck p2 kann durch den Teil 7 des Wärmeaustauschers zurück in den Kompressor fließen. Die entwickelte Flüssigkeit wird durch das Drosselglied 25 zu einem Druck p3 gedrosselt, der der Temperatur zugehört, bei der Kälte geliefert werden soll. Der Dampf im Behälter mit dem Druck p3 wird von dem Ejektor 21 abgesaugt und auf den Druck p.-, im Auffangbehälter 23 gebracht. Bevor der Dampf des Behälters 26 in den Ejektor 21 eintritt, wechselt er in den Wärmeaustauschern 110 und 111 mit Medium höheren Drucks Wärme aus. In den Ejektor 21 wird die Energie des Hochdruckmediums (P1) teilweise zum Absaugen des Behälters 26 und zum Aufpumpen des abgesaugten Dampfes zu einem Druck p2 benutzt. Der Druck p3 im Gefäß 26, der der erwünschten niedrigen Temperatur entspricht, kann hier erheblich niedriger als der Druck p2 im Behälter 23 sein. Bei dieser Vorrichtung ist der Kompressor somit zwischen den Drücken p., und P1 wirksam, so daß er baulich bedeutend einfacher sein kann als bei den bekannten Vorrichtungen, in denen der Kompressor zwischen den Drücken p., und P1 wirksam ist.The mode of operation of this device is as follows: The compressor 1 compresses a medium, e.g. B. helium, to a pressure p v. This high-pressure medium is cooled by heat exchange in the heat exchanger 3 and then fed to the ejector. In this ejector, the medium experiences a pressure reduction, with the potential energy being partially converted into kinetic energy; the latter is partially used to bring the high pressure medium back to the required pressure. The medium leaving the ejector at a pressure p 2 is collected in a container 23. The steam with the pressure p 2 can flow back into the compressor through part 7 of the heat exchanger. The developed liquid is throttled by the throttle element 25 to a pressure p 3 , which corresponds to the temperature at which the cold is to be supplied. The steam in the container with the pressure p 3 is sucked off by the ejector 21 and brought to the pressure p.- in the collecting container 23. Before the steam of the container 26 enters the ejector 21, it exchanges heat in the heat exchangers 110 and 111 with a medium of higher pressure. In the ejector 21, the energy of the high pressure medium (P 1 ) is partly used for sucking off the container 26 and for pumping up the sucked off steam to a pressure p 2 . The pressure p 3 in the vessel 26, which corresponds to the desired low temperature, can here be considerably lower than the pressure p 2 in the container 23. In this device, the compressor is thus effective between the pressures p., And P 1 , so that it can be structurally significantly simpler than in the known devices in which the compressor is effective between the pressures p., And P 1.
Fig. 3 zeigt eine Abart der Vorrichtung nach F i g. 2. Diese Vorrichtung enthält drei in Reihe gelegte Ejektoren 31, 32 und 33. Die Zufuhrseite 34 des Ejektors 31 ist mit dem Teil 3 des Wärmeaustauschers verbunden. Weiter sind die Abfuhren 35, 37 und 39 der Ejektoren 31, 32 und 33 mit den Zufuhrseiten 36 und 38 der Ejektoren 32 und 33 bzw. mit dem Auffanggefäß 40 verbunden. Ferner enthält die Vorrichtung drei zusätzliche Behälter 41, 42 und 43, die durch Leitungen mit Drosselgliedern 44, 45 und 42 miteinander in Verbindung stehen.Fig. 3 shows a variant of the device according to F i g. 2. This device contains three ejectors 31, 32 and 33 placed in series of the ejector 31 is connected to the part 3 of the heat exchanger. Next are the outlets 35, 37 and 39 of the ejectors 31, 32 and 33 with the supply sides 36 and 38 of the ejectors 32 and 33 and with, respectively the collecting vessel 40 connected. The device also contains three additional containers 41, 42 and 43, which are connected to one another by lines with throttle elements 44, 45 and 42.
Die Dampfräume der zusätzlichen Behälter 41, 42 und 43 stehen durch Leitungen 49, 48, 47 mit den darin enthaltenen Wärmeaustauschern 112, 113,114, 115, 115, 117 mit den Ansaugeseiten 50, 51, 52 der Ejektoren 33, 32 und 3 in Verbindung. In dem Behälter 43 ist eine Wendel 29 angeordnet, durch welche ein zu kühlendes Medium geführt werden kann. Gegebenenfalls können auch in den Behältern 40, 41 und 42 ähnliche Wendel angeordnet werden, so daß die Vorrichtung bei verschiedenen Temperaturen Kälte liefern kann. Gegebenenfalls kann ein zu kühlendes Medium in Reihenfolge in thermische Berührung mit dem Medium in den Behältern 40, 41 42 und 43 gebracht werden. Das Hochdruckmedium des Kompressors 1 wird in den Ejektoren 31, 32 und 33 stufenweise im Druck erniedrigt.The vapor spaces of the additional containers 41, 42 and 43 are through lines 49, 48, 47 with the heat exchangers 112, 113, 114, 115, 115, 117 contained therein with the suction sides 50, 51, 52 of the Ejectors 33, 32 and 3 in connection. In the container 43 a coil 29 is arranged through which a medium to be cooled can be guided. If necessary, they can also be in the containers 40, 41 and 42 similar helix can be arranged so that the device is at different temperatures Can deliver cold. If necessary, a medium to be cooled can be in thermal contact in sequence be brought with the medium in the containers 40, 41, 42 and 43. The high pressure medium of the Compressor 1 is gradually reduced in pressure in ejectors 31, 32 and 33.
Nach den Ejektoren wird das Medium im Behälter 40 aufgefangen. Der Dampf kann aus diesem Behälter zum Kompressor zurückfließen. Die Flüssigkeit des Behälters 40 wird auch stufenweise im Druck erniedrigt, so daß in den Behältern 41, 42 und 43 ein graduell abnehmender Druck vorherrscht. Der Niederdruckdampf der Behälter 41, 42 und 43 wirdAfter the ejectors, the medium is collected in the container 40. The steam can come out of this container flow back to the compressor. The liquid in the container 40 is also gradually decreased in pressure, so that in the containers 41, 42 and 43 there is a gradually decreasing pressure. Of the Low pressure steam of containers 41, 42 and 43 becomes
ίο von den Ejektoren 33, 32 bzw. 31 abgesaugt und auf den Druck im Behälter 40 gebracht. In dieser Weise ergibt sich eine äußerst einfache Konstruktion einer Vorrichtung, welche die erzeugte Kälte bei verschiedenen Temperaturen liefern kann. Obgleich in derίο sucked off by the ejectors 33, 32 and 31 and on brought the pressure in the container 40. In this way, there is an extremely simple construction of a Device that can deliver the generated cold at different temperatures. Although in the
is Zeichnung nur drei Ejektoren und drei zusätzliche Behälter dargestellt sind, wird es einleuchten, daß diese Anzahl gewünschtenfalls ausgedehnt oder verringert werden kann. Es ist ferner möglich, wie dies in F i g. 3 a veranschaulicht ist, eine Anzahl in Reihe gelegter Ejektoren mit ihren Ansaugseiten mit demselben zusätzlichen Behälter zu verbinden.is drawing only three ejectors and three additional Containers are shown, it will be apparent that this number can be expanded or decreased as desired can be. It is also possible, as shown in FIG. 3a illustrates a number in series to connect placed ejectors with their suction sides with the same additional container.
Obgleich nach der Zeichnung die zusätzlichen Behälter in einer bestimmten Reihenfolge an die betreffenden Saugeseiten der Ejektoren angeschlossen sind, kann diese Reihenfolge selbstverständlich geändert werden, während die Vorrichtung nach wie vor Kälte abliefert.Although according to the drawing, the additional containers in a certain order to the relevant Suction sides of the ejectors are connected, this order can of course be changed while the device is still delivering cold.
Fig.4 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte, die drei Ejektoren 121, 122 und 123 enthält, die mit ihren Zufuhrseiten 124, 125, 126 an den Hochdruckteil 3 des Wärmeaustauschers angeschlossen sind. Der Ejektor 121 ist mit seiner Abfuhr 127 mit einem Behälter 128 verbunden, in dem ein Druck p2 vorherrscht. Der Ejektor 122 ist durch seine Abfuhr 129 mit dem Behälter 130 verbunden, in dem ein Druck p3 vorherrscht. Die Abfuhr 131 des Ejektors 123 schließt sich an einen Behälter 132 an, in dem ein Druck p4 vorherrscht. Die Behälter 128, 130 und 132 sind durch Leitungen mit Drosselhähnen 133 und 134 miteinander verbunden, während der Behälter 132 durch eine Leitung mit einem Drosselhahn 135 mit einem zusätzlichen Behälter 136 in Verbindung steht, in dem ein Druck p5 vorherrscht. Der Dampfraum der Behälter 136, 132 und 130 steht mit den Ansaugeseiten 137, 138 und 139 der Ejektoren 123, 122 bzw. 121 in Verbindung. Ferner hat die Vorrichtung noch eine Anzahl von Wärmeaustauschern 140, 141, 142 und 143, in denen die verschiedenen Mediumströme untereinander Wärme austauschen. Der Dampfraum des Behälters 128 ist mit dem Niederdruckteil 7 des Wärmeaustauschers in Verbindung. Diese Vorrichtung umfaßt somit wieder eine Anzahl von Behältern, in denen verschiedene Drücke vorherrschen, so daß die Kälte gewünschtenfalls wieder bei verschiedenen Temperaturen erhalten werden kann. Bei dieser Vorrichtung erhalten die Ejektoren alle das Primärmedium unter dem gleichen Druck P1.4 shows schematically a device for generating cold, which contains three ejectors 121, 122 and 123, which are connected with their supply sides 124, 125, 126 to the high pressure part 3 of the heat exchanger. The ejector 121 is connected with its outlet 127 to a container 128 in which a pressure p 2 prevails. The ejector 122 is connected by its discharge 129 to the container 130 in which a pressure p 3 prevails. The discharge 131 of the ejector 123 connects to a container 132 in which a pressure p 4 prevails. The containers 128, 130 and 132 are connected to one another by lines with throttle valves 133 and 134, while the container 132 is connected by a line with a throttle valve 135 to an additional container 136 in which a pressure p 5 prevails. The vapor space of the containers 136, 132 and 130 is in communication with the suction sides 137, 138 and 139 of the ejectors 123, 122 and 121, respectively. The device also has a number of heat exchangers 140, 141, 142 and 143 in which the various medium flows exchange heat with one another. The vapor space of the container 128 is in communication with the low-pressure part 7 of the heat exchanger. This device thus again comprises a number of containers in which different pressures prevail, so that the cold can again be obtained at different temperatures, if desired. In this device, the ejectors all receive the primary medium under the same pressure P 1 .
F i g. 5 zeigt eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte, bei der das komprimierte und gekühlte Medium aus dem Hochdruckteil 3 des Wärmeaustauschers in zwei Teile aufgespalten wird. Ein passend gewählter Teil wird einem Ejektor 60 und der andere Teil einem Drosselglied 61 zugeführt. Die Abfuhr des Ejektors und des Drosselglieds mündes im Behälter 62 aus. Der Dampfraum des Behälters 62 steht mit dem Einlaß 8 des Kompressors 1 in Verbindung, während der Behälter ferner durch ein DrosselgliedF i g. 5 shows a device for generating cold, in which the compressed and cooled medium from the high pressure part 3 of the heat exchanger is split into two parts. A fitting The selected part is fed to an ejector 60 and the other part to a throttle element 61. The discharge of the ejector and the throttle element open out in the container 62. The vapor space of the container 62 is complete with the inlet 8 of the compressor 1 in communication, while the container further through a throttle member
63 mit einem zusätzlichen Behälter 64 verbunden ist. Im Behälter 64 ist wieder eine Wärmeaustauschwendel 29 untergebracht. Der Dampfraum des Behälters63 is connected to an additional container 64. In the container 64 there is again a heat exchange coil 29 housed. The vapor space of the container
64 ist mit der Saugseite 65 des Ejektors 60 verbunden. Dieser Ejektor saugt den Niederdruckdampf aus dem Behälter 64 und bringt ihn auf den im Behälter 62 vorherrschenden Druck. Ein Regelglied 30 sorgt dafür, daß der Flüssigkeitspegel in den Behältern 62 und 64 konstant bleibt. In diesem Falle ist das Druckverhältnis zwischen Zufuhr und Abfuhr des Ejektors 60 und des Drosselglieds 62 gleich. Es ist jedoch auch möglich, die Abfuhr des Drosselhahns an den Behälter 64 mit dem niedrigeren Druck anzuschließen. Diese Abart ist in der Zeichnung mit einer gestrichelten Linie angedeutet.64 is connected to the suction side 65 of the ejector 60. This ejector sucks out the low-pressure steam the container 64 and brings it to the pressure prevailing in the container 62. A control element 30 provides that the liquid level in the containers 62 and 64 remains constant. In this case it is The pressure ratio between the supply and discharge of the ejector 60 and the throttle element 62 is the same. It is however, it is also possible to connect the discharge of the throttle valve to the container 64 with the lower pressure. This variant is indicated in the drawing with a dashed line.
F i g. 6 zeigt eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte in einer schematischen Darstellung, die nur einen Behälter 70 enthält, in dem der gewünschte niedrige Druck vorherrscht, welcher der Temperatur entspricht, bei der die Kälte geliefert werden soll. Der Hochdruckteil 3 des Wärmeaustauschers schließt sich hier an ein Drosselglied 71 an, in dem ein Teil des komprimierten Mediums einem Drosselvorgang unterworfen wird. Die Vorrichtung enthält weiter einen Ejektor 72, dessen Zufuhr 73 sich an den Hochdruckteil des Wärmeaustauschers anschließt. Die Saugseite 74 des Ejektors ist mit dem Dampfraum des Behälters 70 verbunden. Die Abfuhr 75 des Ejektors schließt sich an den Teil 7 des Wärmeaustauschers an. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ergibt sich aus den vorhergehenden Ausführungen. F i g. 6 shows a device for generating cold in a schematic representation that only contains a container 70 in which the desired low pressure prevails, whichever the temperature corresponds to where the cold is to be delivered. The high pressure part 3 of the heat exchanger closes here to a throttle member 71, in which a part of the compressed medium a throttling process is subjected. The device further includes an ejector 72, the supply 73 of which is connected to the Connects high pressure part of the heat exchanger. The suction side 74 of the ejector is with the vapor space of the container 70 connected. The discharge 75 of the ejector connects to part 7 of the heat exchanger at. The mode of operation of this device results from the preceding explanations.
F i g. 7 zeigt eine Vorrichtung entsprechend der nach F i g. 5. Der Ejektor 72 ist jedoch in den Wärmeaustauscher 3, 7 geschaltet, was bedeutet, daß der Dampf des Behälters 70 im Teil T des Wärmeaustauschers mit dem dem Drosselhahn 71 zuströmenden Medium Wärme ausgetauscht, worauf der Dampf der Saugseite 74 des Ejektors 72 zugeführt wird. Die Abfuhr 75 des Ejektors 72 schließt sich an einen zweiten Teil 7" des Wärmeaustauschers an. Der Ejektor 72 empfängt das Primärmedium von einer Stelle 76 des Teiles 3 des Wärmeaustauschers.F i g. 7 shows a device corresponding to that of FIG. 5. However, the ejector 72 is connected to the heat exchanger 3, 7, which means that the steam from the container 70 in part T of the heat exchanger exchanges heat with the medium flowing to the throttle valve 71, whereupon the steam is fed to the suction side 74 of the ejector 72 . The discharge 75 of the ejector 72 connects to a second part 7 ″ of the heat exchanger. The ejector 72 receives the primary medium from a point 76 of part 3 of the heat exchanger.
F i g. 8 zeigt eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte bei niedrigen Temperaturen, die ein Kaltgas-Kühlmaschine 80 des Mehrraumtyps enthält. Diese Kühlmaschine enthält einen Kompressionskolben 81, der in einem Zylinder 82 beweglich ist. Ferner enthält die Kaltgas-Kühlmaschine einen Verdränger, der aus zwei Teilen 83 und 84 verschiedenen Durchmessers zusammengebaut ist. Der Kompressionskolben 81 und der Verdränger sind mit Phasenunterschied beweglich, wobei sie das Volumen eines Kompressionsraumes 85 bzw. der Expansionsräume 86 und 87 ändern. Der Kompressionsraum 85 und der Expansionsraum 86 stehen durch einen Kühler 88, einen Regenerator 89 und einen ersten Gefrierer 90 miteinander in Verbindung. Die Expansionsräume 86, 87 sind durch einen Regenerator 91 und einen zweiten Gefrierer 92 miteinander in Verbindung. Im Betrieb hat der erste Gefrierer 90 eine Temperatur von etwa 80° K, während der zweite Gefrierer eine Temperatur von etwa 150K hat.F i g. Fig. 8 shows an apparatus for generating refrigeration at low temperatures which includes a cold gas refrigerating machine 80 of the multi-room type. This refrigerator includes a compression piston 81 that is movable in a cylinder 82. Furthermore, the cold gas cooling machine contains a displacer which is assembled from two parts 83 and 84 of different diameters. The compression piston 81 and the displacer are movable with a phase difference, changing the volume of a compression space 85 or the expansion spaces 86 and 87. The compression space 85 and the expansion space 86 are in communication with each other through a cooler 88, a regenerator 89 and a first freezer 90. The expansion spaces 86, 87 are connected to one another by a regenerator 91 and a second freezer 92. In operation, the first freezer 90 has a temperature of about 80 ° K, while the second freezer at a temperature of about 15 K 0.
Ein Kompressor 1 komprimiert ein Medium, z.B. Helium. Das komprimierte Medium passiert zunächst einen Teil 3' des Wärmeaustauschers und tritt dann in einen Wärmeaustauscher 95 in thermische Berührung mit dem ersten Gefrierer 90. Darauf strömt das Medium durch einen Teil 3" des Wärmeaustauschers und tauscht im Wärmeaustauscher 96 Wärme aus mit dem zweiten Gefrierer 92, und schließlich passiert das Medium noch einen Teil 3'" eines Wärmeaustauschers, worauf das gekühlte Medium einem Ejektor 21 zugeführt wird, dessen Abfuhr sich an einen Auffangbehälter 23 anschließt. Dieser Auffangbehälter steht durch eine Leitung 24 und ein Drosselglied 25 mit Regelung durch einen Schwimmer 97 mit einem Behälter 26 in Verbindung. Der Dampfraum des Behälters 26 sthet wieder durch eine Leitung 27 mit Wärmeaustauschern mit der Saugseite des Ejektors 21 in Verbindung. Der Dampfraum des Behälters 23 steht durch die Wärmeaustauscher T", 7" und 7' mit dem Einlaß 8 des Kompressors 1 in Verbindung. Auf diese Weise ergibt sich eine äußerst wirksame Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte bei niedrigen Temperaturen.A compressor 1 compresses a medium, for example helium. The compressed medium first passes a part 3 'of the heat exchanger and then enters a heat exchanger 95 in thermal contact with the first freezer 90. The medium then flows through a part 3 ″ of the heat exchanger and exchanges heat in the heat exchanger 96 with the second freezer 92 , and finally the medium passes a part 3 ′ ″ of a heat exchanger, whereupon the cooled medium is fed to an ejector 21, the discharge of which is connected to a collecting container 23. This collecting container is connected to a container 26 through a line 24 and a throttle element 25 with regulation by a float 97. The vapor space of the container 26 is again connected to the suction side of the ejector 21 through a line 27 with heat exchangers. The vapor space of the container 23 is connected to the inlet 8 of the compressor 1 through the heat exchangers T ", 7" and 7 '. This provides an extremely effective device for generating cold at low temperatures.
F i g. 9 zeigt schließlich eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte bei niedrigen Temperaturen, wobei der Kompressor 1 durch eine Kaltgas-KühlmaschineF i g. 9 finally shows a device for generating cold at low temperatures, wherein the compressor 1 by a cold gas refrigerator
100 ersetzt ist, die mit einem Ablaßventil 101 und einem Einlaßventil 102 versehen ist. Das Ablaßventil100, which is provided with a drain valve 101 and an inlet valve 102. The drain valve
101 ist derart konstruiert, daß es sich öffnet, wenn der Druck in der Kühlmaschine einen bestimmten Wert über den Minimaldruck erreicht hat. Die Kühlmaschine ist somit als Kompressor wirksam, während sie außerdem derart bemessen ist, daß sie zusätzlich eine Menge Kälte liefert, so daß das die Kühlmaschine verlassende Medium eine niedrigere Temperatur hat als das eingehende Medium.101 is designed in such a way that it opens when the pressure in the refrigerator reaches a certain level Has reached a value above the minimum pressure. The refrigerator is thus effective as a compressor while it is also dimensioned such that it also delivers a lot of cold, so that the Medium leaving the cooling machine has a lower temperature than the medium entering.
Obgleich in den dargestellten Ausführungsbeispielen die Vorrichtung stets ein Medium oder einen Gegenstand kühlt, kann einem der Behälter auch eine bestimmte Menge Flüssigkeit entnommen werden.Although in the illustrated embodiments the device is always a medium or an object cools, a certain amount of liquid can be taken from one of the containers.
Die der Vorrichtung entnommene Flüssigkeit muß selbstverständlich in Form von Gas zur Ergänzung dem Kompressor zugeführt werden.The liquid withdrawn from the device must of course be supplemented in the form of gas be fed to the compressor.
Die Zeichnung zeigt den Kompressor schematisch als Einstufenkompressor. Es wird einleuchten, daß unter Umständen ein Mehrstufenkompressor benutzt werden wird. Das Hochdruckmedium kann auch einer anderen Quelle entnommen und das Medium niedrigeren Drucks abgeblasen werden.The drawing shows the compressor schematically as a single-stage compressor. It will be evident that a multistage compressor may be used. The high pressure medium can also taken from another source and vented the medium at lower pressure.
Aus vorstehendem zeigt sich, daß die Erfindung eine überraschend gut wirksame Konstruktion einer Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte und/oder zum Verflüssigen von Gasen schafft, wobei am Kompressionsglied ein niedrigeres Druckverhätnis als bei den bekannten Vorrichtungen vorherrscht. Die Energie des komprimierten Mediums wird nicht ohne weiteres dissipiert, sondern benutzt, um den Dampf aus einem Behälter mit niedrigerem Druck auf einen höheren Druck zu bringen, in welchem das Medium Wärme mit einer zu kühlenden Stelle austauscht oder in flüssiger Form der Vorrichtung entnommen wird.From the above it can be seen that the invention is a surprisingly effective construction of a Device for generating cold and / or for liquefying gases creates, with the compression member a lower pressure ratio than in the known devices prevails. The energy of the compressed medium is not simply dissipated, but used to remove the steam to bring a container with lower pressure to a higher pressure in which the medium Heat exchanged with a point to be cooled or taken in liquid form of the device will.
Die Vorrichtung nach der Erfindung kann Kälte bei jeder gewünschten Temperatur erzeugen.The device according to the invention can generate cold at any desired temperature.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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